Благодаря длинным ногам сердце у жирафов расположено высоко, что способствует снижению кровяного давления и уменьшает энергетические затраты на обеспечение кровоснабжения мозга. Если бы эта особенность не существовала, жирафам было бы невозможно иметь шею, достигающую двух метров, поскольку сердечно-сосудистая система не выдержала бы такую нагрузку.
Жираф обладает не только самой длинной шеей среди всех животных, но и самым высоким артериальным давлением – в среднем от 200 до 250 миллиметров ртутного столба, что в два раза превышает показатели человека. Такое высокое давление необходимо для обеспечения кровоснабжения мозга, который расположен на расстоянии двух-трех метров выше сердца. Это создает значительную нагрузку на сердце, в результате чего левый желудочек, отвечающий за прокачивание крови по всему организму, расходует 16% энергии организма в состоянии покоя. Для сравнения, у типичного млекопитающего сопоставимого веса, но с обычной шеей, этот показатель был бы около 9%.
Вытянутая шея позволяет жирафу доставать до сочных листьев акаций, богатых белком, в то время как зебры и антилопы, питающиеся травой, такой возможности лишены. Однако, для чего жирафу нужны столь длинные ноги? Несмотря на свою длину, жираф не является быстрым бегуном. У водопоя ему приходится широко расставлять конечности, чтобы опустить голову, и он подвергает себя риску, поскольку из этого положения трудно быстро подняться и убежать при приближении хищника.
Согласно палеонтологическим свидетельствам, у предков жирафов в первую очередь удлинились конечности, а затем начала формироваться более длинная шея. Специалисты полагают, что удлиненные ноги помогали сердцу справляться с перекачкой крови. Авторы недавнего исследования, опубликованного в Journal of Experimental Biology, количественно оценили, как рост ног повлиял на работу сердечно-сосудистой системы жирафа.
Математическое моделирование позволило ученым сопоставить три различных сценария для животного массой 651 килограмм. Первая модель представляет собой настоящего жирафа с характерными длинными конечностями и шеей, сердце которого находится на высоте 1,94 метра. Согласно расчетам, затраты энергии на работу сердца составили бы 16% от общего метаболизма. Вторая модель – это гибрид антилопы канны и жирафа, сочетающий тело и короткие ноги антилопы с шеей, удлиненной до жирафовой высоты. Для обеспечения кровоснабжения мозга при таком строении потребовалось бы значительно более высокое кровяное давление. В этом случае стоимость работы сердца возросла бы до 21%. И, наконец, третья модель – антилопа канны с короткими ногами и шеей. Рассчитанная стоимость работы сердца составила бы 8,9%.
Согласно проведенному сравнению, увеличенная длина конечностей, поднимающая сердце жирафа почти на метр выше, чем у антилопы, уменьшает расстояние до головного мозга. Это позволяет уменьшить необходимое артериальное давление и снизить нагрузку на орган. Различие в 5% указывает на то, что благодаря длинным ногам сердце жирафа расходует приблизительно на четверть меньше энергии. Кроме того, исследование выявило, что расположение сердца не может быть поднято еще выше, поскольку оно должно находиться на одном уровне с легкими для обеспечения низкого давления в малом круге кровообращения.
Длинные конечности жирафа создают определенные трудности, поскольку они затрудняют питье и бегство от врагов. Однако они позволяют сердцу расходовать на 25% меньше энергии. Именно увеличение длины ног в отдаленные эпохи стало причиной удлинения шеи у предков жирафов, что позволило им добывать пищу, находящуюся вне досягаемости.